板材成形試驗?zāi)＞咴O(shè)計及仿真畢業(yè)論文.doc

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1、北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）第83頁板材成形試驗?zāi)＞咴O(shè)計及仿真畢業(yè)論文第一章緒論1、課題背景及目的金屬塑性加工不但在飛行器制造業(yè)中占據(jù)著極其重要的地位，在其他各行業(yè)中也是很有分量的，板料冷壓成形是最常用也是研究最深入的一類成形方式。而模具的設(shè)計則是板料冷壓成形的必要過程。長期以來，成形工藝和模具的設(shè)計以及工藝過程分析主要的依據(jù)是積累的實際經(jīng)驗、行業(yè)標準和傳統(tǒng)理論。但由于實際經(jīng)驗的非確定性、行業(yè)標準的實效性，以及傳統(tǒng)理論對變形條件和變形過程進行了簡化，因此，對復(fù)雜的模具設(shè)計往往不容易獲得滿意的結(jié)果，使得調(diào)試模具的時間長，次數(shù)多，甚至導(dǎo)致模具的報廢。通常情況下，為了保證工藝和模具的

2、可靠與安全，多采用保守的設(shè)計方案，造成工序的增多，模具結(jié)構(gòu)尺寸的加大?，F(xiàn)代成形加工與模具正朝著高效率、高速度、高精度、高性能、低成本、節(jié)省資源等方向發(fā)展，因此傳統(tǒng)的設(shè)計方式已遠遠無法滿足要求。計算機技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展以及工程實踐中對數(shù)值分析要求的日益增長?，F(xiàn)代模具設(shè)計多是用UG、PRO/E、CAXA、SolidWorks等三維軟件進行。模具是一種技術(shù)密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)。本文就是利用SolidWorks來為成形試驗的模具進行設(shè)計及建模[2]。2、計算機技術(shù)在模具設(shè)計中的應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品從設(shè)

3、計到成型生產(chǎn)是一個十分復(fù)雜的過程，它包括制品設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具加工制造和制品的生產(chǎn)等幾個工要方面。它需要產(chǎn)品設(shè)計師、模具設(shè)計師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來完成，它是一個設(shè)計、修改、再設(shè)計的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過程。傳統(tǒng)的手工設(shè)計已越來越難以滿足市場激烈競爭的需要。計算機技術(shù)的運用，正在各方面取代傳統(tǒng)的手工設(shè)計方式，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。計算機技術(shù)在模具中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)制品的設(shè)計：基于特征的三維造型軟件為設(shè)計者提供了方便的設(shè)計平臺，而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)為后續(xù)的模具設(shè)計和分析打下了良好的基礎(chǔ)。北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）第83

4、頁(2)結(jié)構(gòu)分析：利用有限元分析軟件可以對制品的強度、應(yīng)力等進行分析，改善制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計。(3)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量，模具設(shè)計軟件會提供相應(yīng)的設(shè)計步驟、參數(shù)選擇．計算公式以及標準模架等，最后給出全套模具結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。(4)模具運動仿真：運用CAD技術(shù)可對模具開模、合模以及制品被推出的全過程進行仿真，從而檢查出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理處，并及時更正，以減少修模時間。(5)工作過程數(shù)值分析：采用CAE方法可以模擬板料在模具的運動過程中的受力狀態(tài)，其結(jié)果對改進模具形狀及調(diào)整工藝參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義，同時還可檢驗?zāi)＞叩膭偠群蛷姸取⒅破返穆N曲性等。(6)數(shù)

5、控加工：利用數(shù)控編程軟件可模擬刀具在三維曲面上的實時加工過程并顯示有關(guān)曲面的形狀數(shù)據(jù)，同時還可自動生成數(shù)控線切割指令、曲面的三軸，五軸數(shù)控銑削刀具軌跡等。目前，國際上占主流地位的模具設(shè)計CAD軟件有Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、SolidWorks等；結(jié)構(gòu)分析軟件有MSC、Analysis等；工作過程數(shù)值分析軟件有MoldFlow等；數(shù)控加工軟件有MasterCAM、Cimatron等[3]。3、板料成形試驗過程的運動仿真板料沖壓仿真分析CAE是CAE大家族中應(yīng)用非常廣泛的一個分支，它包括塑性成形CAE、鑄造成形AE、塑料注射成形CAE等，應(yīng)用于工程實際，可以幫助確定毛坯幾何形

6、狀尺寸，預(yù)測零件成形過程中的破裂、起皺及回彈等成形缺陷，還可以分析零件的沖壓成形性能，對工藝方案和工藝參數(shù)進行優(yōu)化等[4]。由于時間的限制，在本文里沒有進行材料性能的仿真，只是就模具的運動過程，進行了運動仿真。4、課題的研究方法本次畢業(yè)設(shè)計的課題是是一個工程實際問題。研究方法擬通過對金屬薄板成形性能試驗的分析，利用SolidWorks北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）第83頁三維造型軟件設(shè)計金屬薄板成形性能試驗所需要的模具，設(shè)計板材成形試驗機的工作臺，進行三維裝配，并仿真其工作過程。本文還就幾種板料在用這些模具中的一些力學(xué)性能進行了一些分析，最后對成形試驗機的主體以及模具的進行強度及

7、剛度校核。5、論文構(gòu)成及研究內(nèi)容本論文由緒論、模具設(shè)計、板料成形性分析、模具強度校核、試驗機主體強度校核、結(jié)論、致謝以及參考文獻組成。首先根據(jù)國家標準《金屬薄板成形性能與試驗方法》GB/T15825.1~GB/T15825.8-1995了解各試驗的實驗原理及注意事項，對各試驗所需的模具進行分析，再利用SolidWorks三維軟件進行設(shè)計，建立三維模型，然后進行工作臺及模具的裝配，并對其進行運動仿真。并針對幾種典型材料（45#鋼、10#鋼等）的板料成形試驗進行了力學(xué)性能